【文章內(nèi)容簡介】 箔板又分為許多種類和規(guī)格，有剛性基材和撓性基材兩大類。 ： 由樹脂、增強材料和銅箔層壓制成，按其基材中的增強材料不同，主要分為紙基、玻璃布基、復合基、特殊材料基四大類，每一類又按樹脂成分的不同分為許多子類。 PCB基材的特性，主要取決于增強材料和樹脂。 1）紙基板 ：以浸漬纖維紙作為增強材料。 2）玻璃布基板：以玻璃纖維紡織而成的布浸漬樹脂作為增強材料 (如： G FR4/FR5)。 3）復合基板 ： 采用兩種以上的增強材料的基板，表層和芯層采用了兩種不同的增強材料（ CEM1/CEM3）。 4）特殊材料基板： 采用金屬、陶瓷或 耐熱熱塑性基板的材料。 以上材料中能達到 UL標準中規(guī)定的垂直燃燒法試驗的燃燒性要求的 V0級的板，稱為阻燃型板（又稱 V0板），抗燃燒性能好，依次有 V V2級等；達到 UL標準 HB級要求的板稱為非阻燃型板。阻燃型板相當于美國 NEMA標準中的 FR FR FR FR5等，內(nèi)層印有紅色商標標記。 我國標準是按國際通用的命名法用材料的英文縮寫并在基材代號后面加“ F”，如 CEPGC—32F。 撓性覆銅箔板（俗稱軟板）主要有： 覆銅箔聚酯薄膜； 覆銅箔聚酰亞胺薄膜； 覆銅箔聚酰亞胺氟碳乙烯薄膜等。 在以上材料中還可以按特性和用途分類為：高頻高速 PCB用基材、高耐熱性基材、高尺寸穩(wěn)定性和綠色環(huán)保型基材等。 以上材料根據(jù)覆箔板的銅箔面數(shù)有單面板、雙面板和用于制造多層板的薄型單面或雙面板。按照覆箔板的厚度和銅箔的厚度不同又有多種規(guī)格。 用于制造積層式多層印制板的感光性或熱固性樹脂及附樹脂銅箔等材料是以上材料的特殊類型。 高速電路印制板中常用的基材主要有： 覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板（阻燃和非阻燃型） EP 覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板 (PTFE) 覆銅箔聚酰亞胺玻璃布層壓板 (PI) 覆銅箔聚酰亞胺芳酰胺布層壓板（ PI） 覆銅箔聚苯醚樹脂層壓板（ PPE 或 PPO） 覆銅箔 BT樹脂 /玻璃布層壓板 (BT) 撓性板材主要有： 覆銅箔聚酯薄膜（ PE FCCL） 覆銅箔聚酰亞胺薄膜 (PI FCCL) 覆銅箔環(huán)氧 /玻璃布基薄板（ EP FCCL） 基材的特性直接影響印制板的基本特性，諸如印制板的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗正切值、耐熱性、阻燃性、吸濕性、耐離子遷移性和抗彎強度等主要取決于基材，印制板的耐電壓、表面絕緣電阻、和剝離強度等性能與基材有重要關系。 在選擇高頻、高速印制板用的基材時，重點考慮的特性參數(shù)是：介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切和耐離子遷移性。 1）介電常數(shù)：規(guī)定形狀的兩電極之間填充介質(zhì)而獲得的電容與兩電極之間為真空時的電容之比（ εr ） 2）介質(zhì)損耗角正切：又稱損耗因之（ Dissipation Factor）是指當信號或能量在電介質(zhì)里傳輸過程中所消耗的程度。用損耗角正切值表示（ tanδ） 3）耐離子遷移性：是絕緣基材在電場作用下能承受電化學絕緣破壞的能力。 (CAF）實際上是在印制板加電使用過程中在電場作用下相鄰的導線或金屬化孔之間金屬溶解為離子，在兩電極之間的絕緣層內(nèi)或表面析出，而降低材料的絕緣電阻，通常發(fā)生在電位差較大的兩相鄰導線表面之間，或沿基材的玻璃纖維表面發(fā)生遷移。高溫、高濕會加重此現(xiàn)象。吸濕性小的材料有利于 CAF。高速電路印制板布線密度高導線間距小，應關注基材的這種特性。 高頻、微波電路用的印制對特性阻抗和介質(zhì)損耗有嚴格要求，一般應選擇介電常數(shù)（ εr）相對較低、介質(zhì)損耗小（ tanδ）的基材。 一般在特性阻抗確定的情況下，基材的介電常數(shù)小，有利于減少各導電層間的介質(zhì)厚度，提高信號傳輸速度，適合于制作層次較多的高速電路用的多層板。 為了特性阻抗的匹配，可以選擇不同介電常數(shù)的基材，在一些特殊電路中還需要較高介電常數(shù)的基材，具有電容功能的高介電常數(shù)的基材BC(Buried Capacitance)其介電常數(shù)比一般的FR4基材約高 4倍，現(xiàn)已成為高速度、大容量數(shù)據(jù)的傳輸和處理裝置用印制板的重要基材。 常用特殊基材的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值見表 5－ 1。 表 5－ 1 從表中可以看出相同的材料在不同的頻率下測量的結果是不同的，在高頻時采用時域反射計（ DTR） ,測量信號在線路中的實際時延可以確定εr的精確值。所以在高頻電路中計算線路的特性阻抗采用 100MHz下測量的 εr值更為準確。 基板材料 FR4環(huán)氧 /玻璃 BT樹脂 /玻璃 聚酰亞胺 /玻璃 聚四氟乙烯/玻璃 介電常數(shù) εr 1MHz /100MHz ～～介質(zhì)損耗tanδ PCB基材的選用 （ 1）選擇基材的依據(jù)是： 1） 根據(jù) PCB的使用條件和機械、電氣性能要求從有關標準中選擇材料的型號和規(guī)格。 2）高頻和微波電路應選擇介電常數(shù)適合 (或按需要選擇 )和低介質(zhì)損耗的基材。對特性阻抗要求嚴格的板，更應注意材料的介質(zhì)損耗，并在頻率、溫度、濕度的環(huán)境變化時應能保持穩(wěn)定。根據(jù)計算選擇相應介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗的材料。 3）根據(jù)預計的印制板結構確定基材的覆銅箔面數(shù)（不同規(guī)格的單面、雙面覆銅箔板或多層板用薄板）； 4）根據(jù)印制板的尺寸、單位面積承載元器件重量，確定基材板的厚度。多層板應根據(jù)導電層數(shù) 和層間絕緣層厚度要求確定薄型的覆銅板及粘接片的數(shù)量和總厚度。 5）滿足電子產(chǎn)品有關環(huán)保規(guī)定（“廢舊家電及電子產(chǎn)品回收處理體系”和“電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法”），選擇基材的要求還應考慮： 用 PBB和 PBDE等含鹵素類化合物作為阻燃劑的板材就不能選用；應選無鹵素類阻燃劑的板材（目前已有含磷含氮或含硼類化合物的阻燃劑但成本高）。據(jù)溴科學與環(huán)境論壇（ BSEF）認為目前 FR4板材中使用的四溴雙酚 A阻燃劑不在禁令之內(nèi) ,不屬于 PBB一類有害物質(zhì)。目前已有既不含鹵素也不含銻和磷的基材，如 S1155/1165。 6）滿足無鉛焊接和加工工藝要求 無鉛焊料應用的基材，因為無鉛焊料焊接溫度高，應選用熱穩(wěn)定性好或耐熱性好的材料，具體體現(xiàn)在材料的如下幾項參數(shù)： Tg ：樹脂的玻璃化轉變溫度，應當 ≥150℃ ； CTE ：基材的熱膨脹系數(shù)相對要小 (XY、 Z向 )； Td ：（ de pocition）板材中樹脂材料的最高熱分解溫度應當高。在此溫度下材料的一些物理、化學性能降低，產(chǎn)生不可逆的變化，應通過一些熱應力試驗后的樹脂狀態(tài)變化和機電性能變化來反映。對于 FR4板材熱失重 5％時的熱分解溫度≥340℃ 。 T288 ： 熱分層時間 , 表示基材的耐熱性能。 IPC對無鉛焊用板材的方案中規(guī)定 FR4板材的T288≥30min。通常用在 288℃ 下耐熱應力試驗的時間來考核（在規(guī)定的時間 10秒內(nèi)板材不起泡、不分層、銅箔的抗剝力符合規(guī)定的要求等）。含鉛焊料焊接時間大于 60秒，用無鉛焊料應大于 5分鐘。但是過高的 Tg不易機械加工。 一般在特性阻抗確定的情況下，基材的介電常數(shù)小，有利于減少各導電層間的介質(zhì)厚度，適合于制作層次較多的高速電路用的多層板。 目前改進的 FR FR PI和 BT樹脂等基材，對采用無鉛焊接工藝基本上可以滿足要求，但還需要開發(fā)耐溫性更好的基材。 不同類型材料的成本相差很大，不能越高越好。選用的基本原則是：滿足產(chǎn)品使用的電氣、機械和物理要求，切勿寧高勿低，或以低代高。 （ 2）高速電路印制板采用的基材 一般工作頻率在 300MHz以下的印制板根據(jù)頻率的高低和介質(zhì)損耗要求，分別可以采用 FR4覆銅箔板 (EP) 、 BT樹脂覆銅箔板、聚酰亞胺覆銅箔板(PI)或氰酸酯覆銅板（ CE）和聚苯醚（ PPE）等。這些材料的介電特性排序為： PTFE＞ CE＞ PPE＞ BT＞ PI ＞ 改性 EP ＞ EP 微波是波長小于 1m或頻率高于 300MHz電磁波（ IPC316標準中將頻率在 100MHz~30GHz視為微波電路）微波電路板通常采用較低介電常數(shù)的聚四氟乙烯覆銅板（ PTFE）。通過添加陶瓷粉等填料可以改變基材的介電常數(shù)，以適應不同介電常數(shù)的基材需要。 微波印制板用的材料與一般的高速電路印制板用的材料不同，材料的介電常數(shù)范圍更寬，從～ ，種類繁多，大部分由歐美和日本的供應商提供；我國泰州旺靈絕緣材料廠和生益西安絕緣材料研究所可以提供介電常數(shù) 分材料。 聚四氟乙烯基材親水性差，鍍液不易潤濕難于制作金屬化孔，必須先對基材進行活化處理（用等離子或鈉萘處理），提高親水性后再金屬化孔。所以用聚四氟乙烯基材的微波印制板多數(shù)是單、雙面板，隨著微波器件的發(fā)展和新型微波材料的開發(fā)，微波用多層印制板的應用逐漸增多。 微波用印制板是一種特殊的高速電路板從選材到制造工藝和驗收都有特殊的要求，不在本文討論的高速電路用印制板的范圍，不再詳細介紹。 PCB的設計結構對高速電路有十分重要的影響 ,它會影響信號的完整性、可靠性、制造的難易程度和成本。 根據(jù)布線密度要求，整機給予印制板的空間尺寸和機械、電氣性能要求決定。高速電路根據(jù)需要可以選擇雙面板、多層板或撓性板或剛撓性板。在雙面板布線密度很高的情況下，與其采用雙面板還不如采用布線密度較低的多層板。因為低層次、低密度的多層板的可靠性和可制造性要優(yōu)于高密度的雙面板。 雙面板和多層板，可以通過金屬化孔實現(xiàn)各導電層間的連接，能縮短信號傳輸?shù)穆窂剑岣邆鬏斔俣?，并且容易制作為微帶線和帶狀線的結構，有利于保持信號的完整性。 從電磁兼容考慮，當時鐘電路的頻率超過 5MHz時或者器件的上升時間小于 5ns時，增加采用多層板的可能性。（即 5/5規(guī)則） ： PCB的外形是由在整機中的安裝尺寸和布線密度要求決定的，原則上可以是任意的，但是考慮到美觀和加工的難易，在滿足整機空間布局要求的前提下，外形力求簡單，一般為尺寸不大、長寬比例不太懸殊的長方形。也允許有圓形和其他異形，但是長寬比例較大或面積較大的印制板，容易產(chǎn)生翹曲變形，需要增加板的厚度或采取增加支撐點和邊框加固等措施 ,并且大尺寸板走線距離長，對高速電路容易引起信號完整性的問題。 ： 因為印制板的基材是樹脂型，所以其機械加工的公差應按塑料加工的公差，不能像金屬加工的公差那樣嚴格。 板厚度： PCB的厚度應根據(jù)對板的機械強度要求和與之相匹配的連接器的規(guī)格尺寸，以及 PCB上單位面積承受的元器件重量，從相關基材的厚度標準尺寸系列中，選取合適厚度的基材。 一般不要選非標準厚度的基材，這樣會增加成本；在能滿足安全使用的前提下，不要選擇過厚的基材，以減輕產(chǎn)品重量和降低成本。 一般不要選非標準厚度的基材，這樣會增加成本；在能滿足安全使用的前提下，不要選擇過厚的基材，以減輕產(chǎn)品重量和降低成本。 印制板的總厚度： 應根據(jù)使用時對板的機械強度要求及有邊緣連接器時與連接器匹配需要而定 ,對于多層板還應考慮各層間絕緣層厚度匹配的需要。在滿足上述條件的前提下，盡量選擇較薄的厚度，使作為過孔的導通孔有較小的深度，即有利于制造有可以減少寄生電容，便于高速信號的傳輸。 多層板中間層的絕緣材料厚度 應根據(jù)其電氣性能要求（耐壓、絕緣電阻、特性阻抗的要求）來決定；在兩相鄰導電層之間，一般至少應有 （ HDI板層間厚度 ≥），并且其粘結片不少于兩片，在所有的粘結層中最好使用同一種厚度的粘結片。對微波電路用的多層板，其層間介質(zhì)層的厚度應根據(jù)電路特性阻抗要求，需要嚴格計算而確定。 撓性板厚度：用其撓曲功能的板，應選擇較薄的基材，有利于撓曲。當使用附加鍍（涂）覆層、覆蓋層或膠粘劑時，板的總厚度會大于撓性覆銅箔基材的厚度 (基材、覆蓋層厚度通常都為)，所以對其尺寸公差應盡可能寬松。 為了確定孔和導電圖形的位置，應采用 GB1360 （印制電路坐標網(wǎng)格）規(guī)定的網(wǎng)格系統(tǒng)，基本格子為 ，輔助格子為 和 或者更小。（公制尺寸元器件用 ，節(jié)距小于 ，即 、 ）。 為在制造和檢查導電圖形時定位用，建議使用參考基準。它是兩條正交的基準直線，交點為坐標原點，在同一塊板上有幾個圖形時，所有的圖形都應使用相同的參考基準。參考基準設置在板內(nèi)或板外由設計者決定，并且標出印制板的邊緣到基準線的尺寸和公差。 對于 SMT用印制板，在具有自動光學定位系統(tǒng)的 高精度表面安裝設備上安裝時，應在印制板元件面的兩角或三個角上各設置一個 或邊長為 的方形光學定位標志作為基準，在大尺寸或細節(jié)距的 IC 焊盤圖形的對角線或中心位置上各設置一個基準標志，標志上面不允許有阻焊膜覆蓋 ,